電氣工程中繼電保護(hù)的故障診斷與處理對策

楊小娟

（廈門市電力工程集團(tuán)有限公司 福建省廈門市 361000）

電氣設(shè)備的穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)關(guān)系到了電氣工程的建設(shè)質(zhì)量，繼電保護(hù)系統(tǒng)在我國電氣工程當(dāng)中廣泛應(yīng)用，為保障電氣系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行發(fā)揮了不可替代的關(guān)鍵性作用。近年來，全世界各國對電氣工程繼電保護(hù)系統(tǒng)的技術(shù)研究越來越深入，市面上的繼電保護(hù)裝置設(shè)備愈發(fā)多樣化，智能化和自動化的程度得到了顯著提高。但是在繼電保護(hù)裝置運(yùn)行的過程當(dāng)中，因繼電保護(hù)裝置的質(zhì)量、維護(hù)保養(yǎng)管理、運(yùn)行環(huán)境等諸多問題，造成了繼電保護(hù)裝置的誤報乃至本身發(fā)生故障，給電氣工程中的設(shè)備運(yùn)行管理帶來了一些負(fù)面的影響。針對繼電保護(hù)的故障問題，需要借助專業(yè)化的診斷儀器，不斷提高維護(hù)人員故障排查分析能力，并建立一套比較完整的繼電保護(hù)運(yùn)維管理機(jī)制，才能夠及時的發(fā)現(xiàn)繼電保護(hù)裝置的異常故障，并快速有效處理各種故障異常問題，降低繼電保護(hù)故障對電氣系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行造成的負(fù)面影響。

1 繼電保護(hù)的重要作用

隨著我國的經(jīng)濟(jì)不斷發(fā)展，電網(wǎng)建設(shè)的規(guī)模不斷擴(kuò)大，一旦電氣設(shè)備發(fā)生故障，將會造成停電，給用戶的工作生活帶來不便，甚至造成危及人身設(shè)備的安全事故。繼電保護(hù)系統(tǒng)是秉持可靠、快速、靈敏和選擇的原則隔離故障，從而保障電氣系統(tǒng)設(shè)備運(yùn)行的安全穩(wěn)定性。具體而言，可靠性特征是指在電氣工程發(fā)生運(yùn)行故障時，繼電保護(hù)在不需要它動作時可靠不動作，即不發(fā)生誤動，要求繼電保護(hù)在規(guī)定的保護(hù)范圍內(nèi)發(fā)生了應(yīng)該動作的故障時可靠動作，即不拒動；快速性特征是指繼電保護(hù)裝置應(yīng)能盡快地切除故障，以減少設(shè)備及用戶在大電流、低電壓運(yùn)行的時間，降低設(shè)備的損壞程度，提高系統(tǒng)并列運(yùn)行的穩(wěn)定性；靈敏性特征是指電氣設(shè)備或線路在被保護(hù)范圍內(nèi)發(fā)生短路故障或不正常運(yùn)行情況時，在規(guī)定的范圍內(nèi)故障時，不論短路點(diǎn)的位置和短路的類型如何，以及短路點(diǎn)是否有過渡電阻，都能正確反應(yīng)動作；選擇性特征是指當(dāng)電力系統(tǒng)中的設(shè)備或線路發(fā)生短路時，其繼電保護(hù)僅將故障的設(shè)備或線路從電力系統(tǒng)中切除，當(dāng)故障設(shè)備或線路的保護(hù)或斷路器拒動時，應(yīng)由相鄰設(shè)備或線路的保護(hù)將故障切除。

2 繼電保護(hù)的基本功能

2.1 故障異常定位

當(dāng)電氣設(shè)備在運(yùn)行中發(fā)生故障時，繼電保護(hù)可以快速地對故障的設(shè)備位置進(jìn)行定位，并隔離故障部位，通過這樣的方式避免故障位置不斷蔓延，盡可能減小故障設(shè)備造成更大的損壞，并對其他正常運(yùn)行的設(shè)備進(jìn)行保護(hù)；

2.2 實(shí)時監(jiān)控設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)，及時報警

對電氣設(shè)備的運(yùn)行情況進(jìn)行監(jiān)控，及時發(fā)現(xiàn)電氣設(shè)備異常，第一時間進(jìn)行自動報警，電氣設(shè)備管理人員可以根據(jù)繼電保護(hù)裝置上送的報警內(nèi)容第一時間趕赴現(xiàn)場，對故障問題進(jìn)行快速地診斷、排查和處理；同時，根據(jù)故障情況對系統(tǒng)中的設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)作出有必要的調(diào)整或是采取針對性的應(yīng)急處理措施，從而確保整個電氣系統(tǒng)設(shè)備的穩(wěn)定運(yùn)行。

2.3 與相鄰設(shè)備或線路保護(hù)配合隔離故障

當(dāng)電氣設(shè)備發(fā)生故障且故障設(shè)備開關(guān)拒動時，繼電保護(hù)裝置需要與同一系統(tǒng)中的其他相鄰設(shè)備或線路進(jìn)行配合，遵循突發(fā)故障的應(yīng)急處置方案，快速采取措施進(jìn)行處理隔離故障，避免造成更大的經(jīng)濟(jì)損失或威脅人身設(shè)備的安全，盡快恢復(fù)對正常設(shè)備的供電。

3 電氣工程繼電保護(hù)發(fā)生故障的主要原因

3.1 繼電保護(hù)的產(chǎn)源故障

如果繼電保護(hù)裝置出廠時就存在著質(zhì)量問題，必然會影響對故障的電氣設(shè)備進(jìn)行準(zhǔn)確的定位與保護(hù)。具體而言，在電氣工程當(dāng)中，繼電保護(hù)裝置內(nèi)部元件材料質(zhì)量會直接影響繼電保護(hù)裝置的性能，其運(yùn)行狀態(tài)必然影響在設(shè)備故障時報警以及動作的準(zhǔn)確性，不能夠滿足電氣工程運(yùn)行的需求，還會增加內(nèi)部故障的發(fā)生幾率，增加運(yùn)維管理人員的工作負(fù)擔(dān)，使得繼電保護(hù)裝置在電氣工程中無法發(fā)揮其重要的作用。

3.2 繼電保護(hù)受干擾和絕緣破壞產(chǎn)生故障

隨著電氣工程規(guī)模的不斷擴(kuò)大，電氣設(shè)備無論從性能、復(fù)雜程度方面都較以往有了很大變化，在這種情況下就對繼電保護(hù)的性能提出了更高的要求。由于微機(jī)繼電器的抗干擾能力弱，如果設(shè)備受到設(shè)備或外圍設(shè)備的干擾，就會造成繼電器裝置內(nèi)部部件的無序運(yùn)行，從而影響設(shè)備的性能。在電氣系統(tǒng)當(dāng)中，電流互感器的作用十分關(guān)鍵，如果電流互感器處于飽和狀態(tài)下，會對繼電保護(hù)動作造成干擾。比如繼電保護(hù)裝置長時間運(yùn)行后，大量的靜電粉塵會積聚，導(dǎo)致導(dǎo)通通道短路，或當(dāng)設(shè)備發(fā)生短路時，短時間內(nèi)就會形成強(qiáng)大電流，給電流互感器造成巨大的壓力，從而破壞絕緣，損害繼電保護(hù)裝置的元件，引起繼電保護(hù)裝置失靈的情況。

3.3 繼電保護(hù)裝置本身的運(yùn)行故障

在電氣工程系統(tǒng)中的繼電保護(hù)裝置內(nèi)部構(gòu)件本身具有一定的使用年限，如果超出使用年限后沒有及時進(jìn)行更換，由于元件老化會造成繼電保護(hù)的性能下降，元件的損壞會引起繼電保護(hù)裝置本身的故障，不能正確動作。再者，如果繼電保護(hù)裝置長期處于超負(fù)荷運(yùn)行的狀態(tài)，裝置內(nèi)局部的高溫也會造成保護(hù)裝置內(nèi)部發(fā)生故障，降低繼電保護(hù)裝置的靈敏度，造成開關(guān)拒動。

3.4 繼電保護(hù)的隱形故障

繼電保護(hù)的隱形故障也可以稱為既發(fā)故障，與其他的繼電保護(hù)故障相比，隱形故障的發(fā)生存在著一定的突發(fā)性和特殊性，且不容易被發(fā)現(xiàn)，因此在發(fā)生隱形故障時也會比一般的故障造成增加嚴(yán)重和深遠(yuǎn)的影響，還會由于定位和診斷的困難也會引起其他的衍生故障。并且由于繼電保護(hù)隱形故障比較難以被發(fā)現(xiàn)，如果日常的檢查維護(hù)不及時，對一些潛在的隱患和異常的運(yùn)行情況沒有及時發(fā)現(xiàn)和處理，如果引發(fā)了繼電保護(hù)裝置的故障，不但會影響運(yùn)維管理人員的準(zhǔn)確判斷，延長電氣設(shè)備的故障處理，還有可能造成電氣工程系統(tǒng)的崩潰，甚至引發(fā)火災(zāi)等嚴(yán)重情況。

4 繼電保護(hù)故障的診斷方法及應(yīng)對措施

電氣工程中繼電保護(hù)故障的發(fā)生是在所難免，繼電保護(hù)故障的診斷和處理能力會直接影響電氣工程系統(tǒng)中設(shè)備的安全穩(wěn)定運(yùn)行。為了盡可能減少繼電保護(hù)故障所引發(fā)的后果，必須要對故障的問題進(jìn)行快速定位并采取有效措施加以解決。目前，針對電氣工程中繼電保護(hù)裝置的故障，主要采用的診斷方法包括了以下幾種：

（1）替換法。通過正常的同種元件替換懷疑存在故障的元件，從而辨別其是否正常，能夠立即縮小故障的排查范圍；

（2）參照法。通過將正常和非正常設(shè)備的技術(shù)參數(shù)進(jìn)行比對，由此找出不正常設(shè)備的具體故障位置；

（3）短接法。把回路中某段或是某一部分進(jìn)行短接，以此判斷故障是處于短接線范圍之內(nèi)，還是在其他區(qū)域；

（4）直觀法。主要應(yīng)用在當(dāng)不能使用儀器進(jìn)行逐點(diǎn)測試、某個插件故障暫時缺少備用品進(jìn)行替換卻又想把故障排除、10kV開關(guān)出現(xiàn)拒分或拒合現(xiàn)象的情況下。

這些故障診斷方法所適用的情況各有不同，需要繼電保護(hù)運(yùn)維管理人員根據(jù)實(shí)際情況采用適宜的故障診斷方法，明確故障發(fā)生的原因，從而采取相應(yīng)的處理措施；對于一些電氣工程繼電保護(hù)中不容易被發(fā)現(xiàn)的隱患和偶發(fā)性的故障，需要提高故障診斷和識別的能力，利用先進(jìn)的儀器和故障診斷分析技術(shù)，對一些異常情況能夠引起重視，深入地分析查找原因，提前排除隱患，防范于未然；此外，針對日常的繼電保護(hù)的維護(hù)和保養(yǎng)也需要加以重視，制定完善的繼電保護(hù)故障診斷與運(yùn)維管理制度，對繼電保護(hù)故障診斷與處理工作進(jìn)行有效的指導(dǎo)。具體而言，針對電氣工程繼電保護(hù)故障的應(yīng)對措施主要包括以下方面：

4.1 加強(qiáng)對繼電保護(hù)的工作狀態(tài)進(jìn)行定期檢查

運(yùn)維管理人員應(yīng)對繼電保護(hù)進(jìn)行定期的檢查維護(hù)工作，在日常檢查維護(hù)中一般以檢查微機(jī)保護(hù)裝置外觀及模塊背板有無異常，液晶顯示是否正常，接線是否有松動或脫落，有無發(fā)熱、異味、冒煙等；檢查微機(jī)保護(hù)裝置的運(yùn)行狀態(tài)、運(yùn)行監(jiān)視情況；檢查微機(jī)保護(hù)裝置屏上各操作把手、旋轉(zhuǎn)開關(guān)的位置是否正確；對微機(jī)保護(hù)裝置定值進(jìn)行核對，看是否與所下定值相符；對微機(jī)保護(hù)裝置的動作報告記錄進(jìn)行查看等內(nèi)容進(jìn)行定期檢查，判斷是否存在異常問題和故障。

4.2 加強(qiáng)對電氣設(shè)備繼電保護(hù)的日常維護(hù)和定期校驗(yàn)

繼電保護(hù)維護(hù)保養(yǎng)的核心就是對繼電保護(hù)裝置的元件進(jìn)行維護(hù)保養(yǎng)，避免由于元件的材質(zhì)、運(yùn)行環(huán)境差和元件損壞等問題給繼電保護(hù)的功能發(fā)揮造成影響。繼電保護(hù)管理人員首先需建立健全的保養(yǎng)維護(hù)計劃和制度，確保維護(hù)保養(yǎng)工作的確切落實(shí)到位；其次定期對繼電保護(hù)裝置元件進(jìn)行清掃維護(hù)工作，避免積灰發(fā)生污閃放電，在清掃時應(yīng)當(dāng)仔細(xì)小心，以免造成導(dǎo)線脫落或短路，還應(yīng)進(jìn)行有必要的升級維護(hù)工作，確保繼電保護(hù)裝置的正常運(yùn)轉(zhuǎn)，維護(hù)電氣設(shè)備的穩(wěn)定使用，再者要構(gòu)建良好的繼電保護(hù)裝置的運(yùn)行環(huán)境，如對裝有繼電保護(hù)裝置的房間勤打掃，避免落灰，加裝空調(diào)降低室溫避免裝置發(fā)熱等來降低繼電保護(hù)裝置故障的發(fā)生幾率。

為保證微機(jī)保護(hù)裝置可靠動作，應(yīng)對繼電保護(hù)裝置及二次回路進(jìn)行定期的停電校驗(yàn)，一般校驗(yàn)周期為一年，主要做以下內(nèi)容：

（1）對二次回路絕緣電阻的測試；

（2）用繼電保護(hù)測試儀輸入標(biāo)準(zhǔn)的電流、電壓模擬量，校驗(yàn)微機(jī)保護(hù)裝置的電流、電壓采樣精度及功率角是否正確；

（3）校驗(yàn)微機(jī)保護(hù)裝置的就地或遠(yuǎn)控操作按鍵是否正常工作；

（4）根據(jù)保護(hù)定值單，用繼電保護(hù)測試儀輸入模擬動作值進(jìn)行開關(guān)二次整組保護(hù)動作試驗(yàn)。檢驗(yàn)裝置的動作可靠性及定值保護(hù)動作邏輯關(guān)系是否滿足定值單要求;

4.3 建立健全電氣工程繼電保護(hù)管理機(jī)制

電氣工程繼電保護(hù)故障的管理與維護(hù)工作必須要以完善的制度和規(guī)范為基礎(chǔ)，通過建立一套適合電氣工程的繼電保護(hù)管理機(jī)制才能夠提高故障排查的效率，形成良性的工作循環(huán)，不斷積累故障排查與維護(hù)經(jīng)驗(yàn)，優(yōu)化故障管理水平。因此，針對繼電保護(hù)故障管理必須要盡快完善相關(guān)機(jī)制，落實(shí)繼電保護(hù)故障診斷與處理工作的職能與責(zé)任，加強(qiáng)對繼電保護(hù)運(yùn)維管理人員的專業(yè)化培養(yǎng)與管理，定期開展針對繼電保護(hù)故障診斷與處置的專業(yè)培訓(xùn)，建立完善的考核與獎懲機(jī)制，做好日常運(yùn)維管理的分工，提高責(zé)任心，加強(qiáng)學(xué)習(xí)能力，積累工作經(jīng)驗(yàn)，提高繼電保護(hù)運(yùn)維管理的水平。

4.4 利用大數(shù)據(jù)技術(shù)實(shí)現(xiàn)電氣設(shè)備繼電保護(hù)的有效管理

隨著科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展，電氣工程管理方面的技術(shù)也在不斷進(jìn)行更新?lián)Q代，電氣工程繼電保護(hù)的故障診斷與運(yùn)維管理工作也需要充分依靠現(xiàn)代信息技術(shù)，建立完善的管理平臺，借助現(xiàn)代化的數(shù)據(jù)處理技術(shù)，對繼電保護(hù)運(yùn)行的數(shù)據(jù)進(jìn)行全面的獲取、整合和分析，能夠通過數(shù)據(jù)分析發(fā)現(xiàn)繼電保護(hù)運(yùn)行的異常，從而提高故障排查的效率；此外，還需要借助數(shù)據(jù)傳輸與共享的技術(shù)提升繼電保護(hù)運(yùn)維管理水平，加強(qiáng)各部門之間的協(xié)同配合，盡可能減少繼電保護(hù)故障的發(fā)生幾率。

5 結(jié)論

繼電保護(hù)是電氣工程中的重要組成部分，繼電保護(hù)承擔(dān)著保障電氣工程系統(tǒng)的人身設(shè)備安全穩(wěn)定運(yùn)行的重要保護(hù)職能，如果繼電保護(hù)發(fā)生故障，不僅會給運(yùn)維管理人員對故障診斷及處理帶來諸多不便，還會威脅到人身設(shè)備電網(wǎng)的安全。針對繼電保護(hù)的相關(guān)故障，需要采取科學(xué)的方法加以診斷，并不斷提升作業(yè)人員對繼電保護(hù)故障排查、診斷與處置的能力，提升故障管理的時效性，不斷積累運(yùn)維管理人員的工作經(jīng)驗(yàn)，建立一套完善的繼電保護(hù)管理機(jī)制，并利用現(xiàn)代先進(jìn)的信息管理技術(shù)進(jìn)行有效的管理。